KR101238508B1 - Torque sensor of steering system - Google Patents

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KR101238508B1
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강민철
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엘지이노텍 주식회사
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    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
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    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering

Abstract

본 발명의 스티어링 시스템의 토크센서는 로터와, 상기 로터와 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터와, 상기 로터와 스테이터에서 발생되는 자기장을 감지하는 홀 IC 및 상기 스테이터와 홀 IC 사이에 배치되는 콜렉터를 포함하고, 상기 로터는 링 형태의 마그넷 홀더와, 상기 마그넷 홀더의 외주면 중 일정 구간에만 구비되고 4 폴(pole)을 갖는 마그넷을 포함하며, 상기 콜렉터는 스테이터의 상면 및 하면에 각각 링 형태로 형성되고 콜렉터의 일측에서 수직으로 연장되어 상기 홀 IC가 고정되는 고정부를 갖도록 구성되어, 구조를 단순화하여 제조비용을 줄일 수 있고 오토바이나, 전동 자전거의 조향 토크를 측정을 하기 적합하고 멀티 턴(Multi Turn) 조향 핸들각을 요구하는 차량에도 적용이 가능하다. The torque sensor of the steering system of the present invention includes a rotor, a stator disposed with a predetermined gap with the rotor, a Hall IC for detecting a magnetic field generated by the rotor and the stator, and a collector disposed between the stator and the Hall IC. The rotor may include a magnet holder having a ring shape, and a magnet provided only at a predetermined interval among the outer circumferential surfaces of the magnet holder and having four poles. The collector may be formed in a ring shape on the top and bottom surfaces of the stator, respectively. It is configured to have a fixed portion extending vertically from one side of the collector to secure the Hall IC, to simplify the structure, reduce the manufacturing cost, and is suitable for measuring the steering torque of motorcycles or electric bicycles, and multi-turn It is also applicable to vehicles requiring steering wheel angle.

Description

스티어링 시스템의 토크 센서{TORQUE SENSOR OF STEERING SYSTEM}Torque sensor of steering system {TORQUE SENSOR OF STEERING SYSTEM}

본 발명은 스티어링 시스템의 토크 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a torque sensor of a steering system.

일반적으로 자동차는 바퀴와 연결된 스티어링 휠을 조작하여 주행 방향을 조작할 수 있도록 되어 있다. 그러나, 바퀴와 노면과의 저항이 크거나 스티어링의 장애요인 발생시 조작력이 약화되어 신속한 조작이 어려운 경우가 있고, 이를 해결하기 위해 파워스티어링 장치가 사용된다. 이러한 파워스티어링 장치는 스티어링 휠의 조작에 동력장치를 개입하여 조작의 힘을 경감시키도록 하는 장치이다.Generally, the automobile is able to operate the steering direction by operating the steering wheel connected to the wheels. However, when the resistance between the wheel and the road surface is large or when a steering obstacle is generated, the operation force is weakened, which may make it difficult to operate quickly. To solve this problem, a power steering device is used. Such a power steering device is a device for reducing the force of operation by intervening a power unit in the operation of the steering wheel.

이러한 동력장치가 스티어링 휠을 조작하는 힘에 개입하기 위해서는 조향축에 걸리는 토크를 측정할 필요성이 있다. 따라서, 스티어링 휠의 토크를 측정하는 장치로 여러가지 방식의 장치가 사용되는데, 특히 조향축에 결합된 마그네트와의 상호 자기장을 측정하여 토크를 검출하는 방식이 경제성이 우수하여 많이 사용되고 있다.In order for this power unit to intervene in the force of manipulating the steering wheel, it is necessary to measure the torque applied to the steering shaft. Accordingly, various apparatuses are used for measuring the torque of the steering wheel. In particular, a method of detecting the torque by measuring the mutual magnetic field with the magnet coupled to the steering shaft has been widely used because of its excellent economy.

일반적인 스티어링 구조는, 스티어링 휠이 결합되는 입력축, 바퀴측의 랙바와 치합되는 피니언에 결합되는 출력축 및 상기 입력축와 출력축를 연결하는 토션바(torshion bar)로 이루어진다.The general steering structure includes an input shaft to which a steering wheel is coupled, an output shaft to be coupled to a pinion to be engaged with a rack bar on the wheel side, and a torsion bar to connect the input shaft and the output shaft.

스티어링 휠을 회전하면 출력축으로 회전력이 전달되고 피니언과 랙바의 작용에 의해 바퀴의 방향이 변화한다. 이 경우, 저항이 크게 작용하는 경우에 입력축이 더 많이 회전하게 되므로, 토션바가 비틀리게 되는데, 이러한 토션바의 비틀림 정도를 측정하는 것이 자기장 방식의 토크 센서이다. When the steering wheel is rotated, rotational force is transmitted to the output shaft, and the direction of the wheel changes due to the action of the pinion and the rack bar. In this case, since the input shaft rotates more when the resistance is large, the torsion bar is twisted, and the torque sensor of the magnetic field method is used to measure the degree of torsion of the torsion bar.

도 1은 종래기술에 따른 토크 센서를 도시한 사시도이며, 도 2는 이러한 토크 센서의 측면도이다. 입력축에는 로터(10)가 결합되고, 따라서 상기 로터(10)는 링 형상을 하게 된다. 1 is a perspective view of a torque sensor according to the prior art, and FIG. 2 is a side view of such a torque sensor. The rotor 10 is coupled to the input shaft, so that the rotor 10 has a ring shape.

출력축에는 스테이터(20)가 배치되는데, 상기 스테이터(20)는 로터(10)의 외주면에서 이격되어 배치된다.The stator 20 is disposed on the output shaft, and the stator 20 is spaced apart from the outer circumferential surface of the rotor 10.

로터(10)에 결합된 입력축과 스테이터(20)에 결합된 출력축의 회전량 차이에 의하여 토션바에 비틀림이 발생하면, 로터(10)와 스테이터(20)가 상대적으로 회전하게 되고, 이때 로터(10)의 외주면과 스테이터(20) 대향면이 변화하게 되어 자화값이 변화하게 되므로 이를 활용하면 토크를 측정할 수 있다.When the torsion bar is distorted due to the difference in the rotation amount of the input shaft coupled to the rotor 10 and the output shaft coupled to the stator 20, the rotor 10 and the stator 20 rotate relatively, and at this time, the rotor 10 Since the outer circumferential surface and the opposing surface of the stator 20 is changed to change the magnetization value, the torque can be measured by using the same.

이러한 자화값을 집중하기 위해 콜렉터(30)가 배치되고, 홀 IC(40)가 콜렉터(30)에 의해 집중된 자기값을 검출하게 되는 것이다.The collector 30 is arranged to concentrate this magnetization value, and the hall IC 40 detects the magnetic value concentrated by the collector 30.

상기와 같은 토크 센서의 콜렉터(30)는 스테이터(20)의 상부 및 하부에 배치되고, 스테이어(20)의 측부에서 홀 IC(40)와 연결된다. The collector 30 of the torque sensor as described above is disposed above and below the stator 20, and is connected to the hall IC 40 at the side of the stair 20.

상부 및 하부에 각각 배치된 한 쌍의 콜렉터(30)는 스테이터(20)의 외주 측에서 인접하는 구조로 이루어지는데, 그 일측이 홀 IC(40)와 연결을 위해 각각 수직방향으로 절곡되게 된다.The pair of collectors 30 disposed on the upper and lower portions respectively have a structure adjacent to the outer circumferential side of the stator 20, one side of which is bent in the vertical direction for connection with the hall IC 40, respectively.

일반적으로 홀 IC(40)는 원주방향으로 나란하게 두 개가 배치되고 전압의 차이를 통해 토크 센서의 페일세이프 모드(fail safe mode)로 이용하는 방식을 사용한다.In general, two Hall ICs 40 are arranged side by side in the circumferential direction and use a fail safe mode of a torque sensor through a difference in voltage.

스테이터(20)는 스테이터 홀더(미도시)의 상단과 하단에 각각 링 형태로 장착되고 일정 간격으로 스테이터 투스(Tooth)(22)가 형성된다. The stator 20 is mounted in a ring shape at the top and bottom of the stator holder (not shown), respectively, and stator teeth 22 are formed at predetermined intervals.

로터(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 마그넷 홀더(12)와, 이 마그넷 홀더(12)의 외주면에 원주방향으로 N극과 S극이 반복하여 배열되는 복수의 마그넷(14)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the rotor 10 includes a magnet holder 12 and a plurality of magnets 14 in which the N poles and the S poles are repeatedly arranged in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the magnet holder 12. do.

하지만, 이와 같은 종래 기술에 따른 토크 센서는 마그넷이 마그넷 홀더의 원주방향으로 배열되어 링 형태를 이루고, 스테이터가 스테이터 홀더에 링 형태로 고정되므로, 제조비용이 증가되고 조립이 어려운 문제점이 있다.
However, in the torque sensor according to the related art, magnets are arranged in the circumferential direction of the magnet holder to form a ring, and the stator is fixed to the stator holder in the form of a ring, thus increasing manufacturing costs and making assembly difficult.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 마그넷의 개수를 줄일 수 있어 제조비용을 줄일 수 있는 스티어링 시스템의 토크 센서를 제공하기 위한 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, it is to provide a torque sensor of the steering system that can reduce the number of magnets can reduce the manufacturing cost.

또한, 본 발명은 오토바이나 전동 자전거 등에 적합한 토크 센서를 제공하기 위한 것이다. Moreover, this invention is providing the torque sensor suitable for a motorcycle, an electric bicycle, etc.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The technical object of the present invention is not limited to the above-mentioned technical objects and other technical objects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서는 로터와, 상기 로터와 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터와, 상기 로터와 스테이터에서 발생되는 자기장을 감지하는 홀 IC 및 상기 스테이터와 홀 IC 사이에 배치되는 콜렉터를 포함하고, 상기 로터는 링 형태의 마그넷 홀더와, 상기 마그넷 홀더의 외주면 중 일정 구간에만 구비되고 4 폴(pole)을 갖는 마그넷을 포함하고, 상기 콜렉터는 스테이터의 상면 및 하면에 각각 링 형태로 형성되고 콜렉터의 일측에서 수직으로 연장되어 상기 홀 IC가 고정되는 고정부가 구비된다.Torque sensor of the steering system according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a rotor, a stator disposed with a predetermined gap with the rotor, a Hall IC for detecting a magnetic field generated in the rotor and the stator and And a collector disposed between the stator and the hall IC, wherein the rotor includes a magnet holder in the form of a ring, and a magnet having only four poles and provided in a predetermined section of an outer circumferential surface of the magnet holder. The upper and lower surfaces of the stator are formed in a ring shape and extend vertically from one side of the collector to fix the hall IC.

일 실시예에 따른 마그넷은 상기 마그넷 홀더의 90도 이상 180도 이하의 구간에 설치되고, N극과 S극을 갖는 두 개의 마그넷으로 구성된다.Magnet according to an embodiment is installed in a section of 90 degrees or more and 180 degrees or less of the magnet holder, and consists of two magnets having an N pole and an S pole.

일 실시예에 따른 스테이터는 상기 마그넷 홀더의 외면에 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터 홀더의 일정 구간에만 고정되는 호 형태로 형성되고, 복수의 스테이터 투스가 구비된다.Stator according to an embodiment is formed in the shape of an arc that is fixed only to a predetermined section of the stator holder disposed with a predetermined gap on the outer surface of the magnet holder, a plurality of stator teeth is provided.

일 실시예에 따른 콜렉터는 상기 제1스테이터의 상면에 제1스테이터와 수평하게 배치되는 제1콜렉터와, 상기 제2스테이터의 하면에 제2스테이터와 수평하게 배치되는 제2콜렉터를 포함한다.
The collector according to an embodiment includes a first collector disposed horizontally with the first stator on an upper surface of the first stator, and a second collector disposed horizontally with a second stator on the lower surface of the second stator.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서는 마그넷의 개수를 줄일 수 있고 스테이터의 크기를 최소화할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있고 조립공정을 단순화할 수 있는 장점이 있다. The torque sensor of the steering system according to the present invention configured as described above can reduce the number of magnets and minimize the size of the stator, thereby reducing manufacturing costs and simplifying the assembly process.

또한, 토크 센서는 콜렉터를 링 형태로 형성하여 멀티 턴(Multi Turn) 조향 핸들각을 요구하는 차량에도 적용이 가능한 장점이 있다.
In addition, the torque sensor has an advantage that can be applied to a vehicle that requires a multi-turn steering wheel angle by forming the collector in a ring shape.

도 1은 종래기술에 따른 토크 센서의 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 로터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서의 자속 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서의 조타시 토크 리플(Torque Ripple) 특성을 나타낸 그래프이다. 1 is a perspective view of a torque sensor according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a rotor according to the prior art.
3 is a perspective view of a torque sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating magnetic flux density of a torque sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a graph illustrating torque ripple characteristics during steering of a torque sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 단면도이다. 3 is a perspective view of a torque sensor of a steering system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view of a rotor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서는 로터(100)와, 이 로터(100)의 외주면에 배치되어 로터(100)와 상호 작용하는 스테이터(200,300)와, 스테이터(200,300)와 로터(100) 사이에서 발생되는 자기장을 감지하는 홀 IC(400)를 포함한다. Torque sensor according to an embodiment of the present invention is a rotor 100, the stator (200,300) disposed on the outer peripheral surface of the rotor 100 to interact with the rotor 100, the stator (200,300) and the rotor (100) Hall IC 400 for detecting a magnetic field generated between.

로터(100)는 입력축의 외주면에 배치되어 함께 회전하도록 결합되고, 스테이터(200, 300)는 출력축에 연결되어 함께 회전하도록 결합된다. The rotor 100 is disposed on the outer circumferential surface of the input shaft and coupled to rotate together, and the stators 200 and 300 are coupled to the output shaft and coupled to rotate together.

바퀴의 저항으로 인해 입력축과 출력축의 회전량이 다른 경우 토션이 발생한 것으로 이해할 수 있고, 이 차이를 자기장으로 측정하게 된다. Torsion occurs when the input shaft and the output shaft rotation amount are different due to the resistance of the wheel, and this difference is measured by the magnetic field.

여기에서, 로터(100)가 출력축에 연결되고 스테이터(200, 300)가 입력축에 연결될 수 있음은 물론이다. Here, the rotor 100 may be connected to the output shaft and the stators 200 and 300 may be connected to the input shaft.

본 실시예에 따른 토크 센서는 오토바이나, 전동 자전거에 설치되어 조향 토크를 측정을 하기 적합하고 멀티 턴(Multi Turn) 조향 핸들각을 요구하는 차량에도 적용이 가능하다. The torque sensor according to the present embodiment is installed on a motorcycle or an electric bicycle, and is suitable for measuring steering torque and may be applied to a vehicle requiring a multi turn steering wheel angle.

로터(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 링 형상으로 형성되고 절연 재질의 마그넷 홀더(110) 외주면에 마그넷(120)이 배열되는 형상으로 이루어진다. 여기에서, 상기 로터(100)는 마그넷만으로 배열될 수도 있음은 물론이다. As shown in FIG. 4, the rotor 100 is formed in a ring shape and has a shape in which the magnets 120 are arranged on an outer circumferential surface of the magnet holder 110 of an insulating material. Here, of course, the rotor 100 may be arranged only with a magnet.

마그넷(120)는 마그넷 홀더(110)의 일정 구간에만 설치되어 마그넷의 개수를 줄여서 제조비용을 줄인다. The magnet 120 is installed only in a predetermined section of the magnet holder 110 to reduce the manufacturing cost by reducing the number of magnets.

즉, 마그넷(120)은 마그넷 홀더(110)의 90도 이상 180도 이하의 구간에 설치되고, 적어도 2 개 이상으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 마그넷(120)은 상호 극성이 반대가 되도록 교차되게 배열되는 4 폴(Pole)을 갖는 2 개으로 마그넷으로 마그넷 홀더(110)에 90도의 구간에 설치되는 것이 바람직하다.That is, the magnets 120 may be installed in a section of 90 degrees or more and 180 degrees or less of the magnet holder 110 and may be configured of at least two or more. More specifically, it is preferable that the magnets 120 have two poles having four poles arranged to cross each other such that the polarities are opposite to each other, and the magnets 120 are installed in the magnet holder 110 at 90 degrees.

이와 같이, 마그넷 홀더(110)의 일정 구간에만 마그넷(120)이 배치되므로 마그넷(120)의 개수를 현저하게 줄일 수 있고 이에 따라 토크 센서의 제조비용을 최소화할 수 있게 된다.As such, since the magnet 120 is disposed only in a predetermined section of the magnet holder 110, the number of the magnets 120 may be significantly reduced, thereby minimizing the manufacturing cost of the torque sensor.

스테이터(200,300)는 링 형태로 형성되는 스테이터 홀더(미도시)의 외면 일정 구간에만 고정되고 스테이터 홀더의 내주면에 결합되는 복수의 스테이터 투스(Tooth)(220,320)가 형성된다. The stators 200 and 300 are fixed to only a predetermined section of the outer surface of the stator holder (not shown) formed in a ring shape, and a plurality of stator teeth 220 and 320 are coupled to the inner circumferential surface of the stator holder.

즉, 스테이터(200,300)는 호 형태로 형성되어 스테이터 홀더의 일정 구간에만 고정되고, 복수의 스테이터 투스(220,320)가 절곡되어 스테이터 홀더(210)의 내면에 일정 간격을 두고 배열된다. That is, the stators 200 and 300 are formed in an arc shape and fixed only to a predetermined section of the stator holder, and the plurality of stator teeth 220 and 320 are bent and arranged at regular intervals on the inner surface of the stator holder 210.

본 실시예에 따른 스테이터(200,300)는 90도 이상 180도 이하의 호 형태로 형성되어, 스테이터 홀더의 일부 구간에만 고정되고, 스테이터 투스(220,320)의 개수도 이 구간에만 형성되므로 줄어들게 된다. Stator (200,300) according to the present embodiment is formed in an arc shape of 90 degrees or more, 180 degrees or less, it is fixed only in a portion of the stator holder, the number of stator teeth (220, 320) is also formed in this section is reduced.

따라서, 스테이터의 제조비용을 줄일 수 있게 되고 이에 따라 토크센서의 제조비용을 최소화할 수 있다. Therefore, the manufacturing cost of the stator can be reduced, thereby minimizing the manufacturing cost of the torque sensor.

이러한 스테이터(200,300)는 한 쌍으로 구성된다. 즉, 스테이터 홀더의 상측에 고정되고 스테이터 투스(220)가 형성되는 제1스테이터(200)와, 스테이터 홀더의 하측에 고정되고 스테이터 투스(320)가 형성되는 제2스테이터(300)로 구성되고, 제1스테이터(200)와 제2스테이터(300)의 스테이터 투스(220,320)는 일정 간격을 두고 상호 맞물리는 형태로 배치된다. These stators 200 and 300 are configured in pairs. That is, the first stator 200 is fixed to the upper side of the stator holder and the stator tooth 220 is formed, and the second stator 300 is fixed to the lower side of the stator holder and the stator tooth 320 is formed. The stator teeth 220 and 320 of the first stator 200 and the second stator 300 are arranged to be engaged with each other at a predetermined interval.

스테이터(200, 300)에는 스테이터(200, 300)에 유도된 자화량을 검출할 수 있도록 집중하는 역할을 하는 콜렉터(500)가 전기적/자기적으로 연결된다. The collector 500, which serves to concentrate so as to detect the amount of magnetization induced in the stators 200 and 300, is electrically and magnetically connected to the stators 200 and 300.

이러한 콜렉터(500)는 자화량을 집중하여야 하기 때문에 자성체로 이루어진다. The collector 500 is made of a magnetic material because it has to concentrate the magnetization amount.

콜렉터(500)는 제1스테이터(200)의 상면에 제1스테이터(200)와 수평하게 배치되고 링 형태로 형성되는 제1콜렉터(510)와, 제2스테이터(300)의 하면에 제2스테이터(300)와 수평하게 배치되고 링 형태로 형성되며 제1콜렉터(510)와 마주보게 배치되는 제2콜렉터(520)를 포함한다. The collector 500 is disposed on the upper surface of the first stator 200 in a horizontal manner with the first stator 200 and is formed in a ring shape, and the second stator on the lower surface of the second stator 300. A second collector 520 is disposed horizontally with the 300, formed in a ring shape, and disposed to face the first collector 510.

여기에서, 제1콜렉터(510)의 일측에는 제1고정부(530)가 수직으로 연장되고 제2콜렉터(520)의 일측에는 제2고정부(540)가 수직으로 연장되며, 제1고정부(530)와 제2고정부(540) 사이에 홀 IC(400)가 고정된다. Here, the first fixing part 530 extends vertically on one side of the first collector 510, and the second fixing part 540 extends vertically on one side of the second collector 520, and the first fixing part 510 extends vertically. The hall IC 400 is fixed between the 530 and the second fixing part 540.

여기에서, 콜렉터(500)가 링 형태로 형성되기 때문에 스테이터(200, 300)에 유도된 자화량을 검출할 수 있도록 집중할 수 있어 멀티 턴(Multi Turn) 조향 핸들각이 요구되는 차량에도 충분히 대응이 가능하게 된다 In this case, since the collector 500 is formed in a ring shape, the collector 500 can be concentrated to detect the amount of magnetization induced in the stators 200 and 300, so that the vehicle 500 can sufficiently cope with a vehicle requiring a multi turn steering angle. Becomes possible

즉, 본 실시예에 따른 토크 센서는 마그넷(120)의 개수가 줄어들고, 스테이터(200,300)가 일정 구간에만 형성된 구조이지만, 마그넷(120)과 스테이터(200,300)가 없는 구간에서도 어느 정도의 자기장이 발생된다. That is, the torque sensor according to the present embodiment has a reduced number of magnets 120 and the stators 200 and 300 are formed only in a predetermined section, but a certain magnetic field is generated even in a section in which the magnets 120 and the stators 200 and 300 are not present. do.

그리고, 콜렉터(500)가 링 형태로 형성되어, 마그넷(120)과 스테이터(200,300)가 없는 구간에서의 자화량을 집중하여 홀 IC에서 검출할 수 있도록 한다. In addition, the collector 500 is formed in a ring shape, so that the magnetization amount in the section without the magnet 120 and the stators 200 and 300 can be concentrated and detected by the hall IC.

홀 IC(400)는 콜렉터(500)와 일정 갭을 두고 배치되는 듀얼 홀 IC가 사용되는 것이 바람직하다. As the hall IC 400, a dual hall IC disposed at a predetermined gap with the collector 500 is preferably used.

홀 IC(400)는 Dual Programmable Linear Effect IC를 의미하는 것으로, 종래의 두 개의 홀 IC가 배치된 것과 같은 기능을 하나의 부품에서 수행할 수 있도록 한다.The Hall IC 400 refers to a Dual Programmable Linear Effect IC, which allows a single part to perform the same function as that of the conventional two Hall ICs.

한편, 종래에는 두 개의 홀 IC가 배치되므로 별도의 신호라인에 의해 인쇄회로기판에 연결되는 구조를 가지게 되지만, 본 발명의 개념에 따라 단일의 듀얼 홀 IC(400)가 배치되므로 인쇄회로기판과 직접 연결되어 구조적으로도 단순한 이점이 있음에 유의하여야 한다.Meanwhile, conventionally, since two Hall ICs are arranged, the structure is connected to the printed circuit board by a separate signal line, but according to the concept of the present invention, since a single dual hole IC 400 is disposed, the circuit board is directly connected to the printed circuit board. It should be noted that there is an advantage in terms of structure and simplicity.

도 5의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 토크 센서의 홀 IC에서 검출된 자속밀도는 클램프 존의 설정으로 직선 형태로 증대되는 것을 확인할 수 있다. As shown in the graph of FIG. 5, it can be seen that the magnetic flux density detected by the hall IC of the torque sensor according to the present embodiment increases in a straight line form by setting the clamp zone.

그리고, 도 6의 그래프의 토크리플 특성과 같이, 본 실시예에 따른 토크 센서는 조타시 토크 리플(Torque Ripple) 특성이 필요한 시스템에도 적용이 가능하고, 조향 핸들각이 1 턴(Turn) 이상일 경우에도 적용이 가능하다. In addition, as in the torque ripple characteristic of the graph of FIG. 6, the torque sensor according to the present embodiment may be applied to a system requiring a torque ripple characteristic during steering, and the steering wheel angle is 1 turn or more. It is also applicable to.

이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서는 조타시 토크 리플(Torque Ripple) 특성이 필요한 시스템에도 적용이 가능하고 조향 핸들각이 1 턴(Turn) 이상일 경우에도 적용이 가능하며, 오토바이나 전동 자전거 등에 적합하게 사용할 수 있다. Thus, the torque sensor according to an embodiment of the present invention is applicable to a system that requires a torque ripple (Torque Ripple) characteristics when steering, even if the steering wheel angle is more than 1 turn (Turn), It can be used suitably for motorcycles and electric bicycles.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the foregoing, the present invention has been described in detail based on the embodiments and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.

100: 로터 110: 마그넷 홀더
120: 마그넷 200: 제1스테이터
220: 스테이터 투스 300: 제2스테이터
320: 스테이터 투스 400: 홀 IC
500: 콜렉터 510: 제1콜렉터
520: 제2콜렉터 530: 제1고정부
540: 제2고정부 100: rotor 110: magnet holder
120: magnet 200: first stator
220: stator tooth 300: second stator
320: stator tooth 400: Hall IC
500: collector 510: first collector
520: second collector 530: first fixed part
540: Second Government

Claims (21)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 로터;
상기 로터와 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터;
상기 스테이터에 설치되는 콜렉터; 및
상기 로터와 스테이터 사이의 자기장 변화를 감지하는 자기소자;를 포함하며,
상기 로터는,
링 형상의 마그넷 홀더; 및
상기 마그넷 홀더의 외주면 중 일정 구간에만 배치되며, 자기력 방향이 회전축의 축 방향에 대해 수직으로 형성되는 마그넷;을 포함하는 스티어링 시스템의 토크센서.
Rotor;
A stator disposed at a predetermined gap with the rotor;
A collector installed on the stator; And
Includes; a magnetic element for detecting a change in the magnetic field between the rotor and the stator,
The rotor is,
Ring-shaped magnet holders; And
And a magnet disposed only in a predetermined section of the outer circumferential surface of the magnet holder and having a magnetic force direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis.
제 8 항에 있어서, 상기 스테이터는,
상기 마그넷과 대응되는 위치에 호 형상으로 마련되는 스티어링 시스템의 토크 센서.
The method of claim 8, wherein the stator is,
Torque sensor of the steering system provided in an arc shape in a position corresponding to the magnet.
제 9 항에 있어서, 상기 스테이터는,
상기 마그넷 홀더의 외면에 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터 홀더의 일정 구간에만 고정되고, 복수의 스테이터 투스를 구비하는 스티어링 시스템의 토크 센서.
The method of claim 9, wherein the stator is,
Torque sensor of the steering system which is fixed only to a predetermined section of the stator holder disposed with a predetermined gap on the outer surface of the magnet holder, and having a plurality of stator teeth.
제 10 항에 있어서,
상기 마그넷은 상기 마그넷 홀더의 90도 이상 180도 이하의 구간에 N극과 S극을 갖는 2개의 마그넷으로 구성되고,
상기 스테이터는 상기 스테이터 홀더의 상기 마그넷 홀더와 대응되는 위치에 호 형상으로 형성되는 스티어링 시스템의 토크 센서.
11. The method of claim 10,
The magnet is composed of two magnets having an N pole and an S pole in a section of 90 degrees or more and 180 degrees or less of the magnet holder,
And the stator is formed in an arc shape at a position corresponding to the magnet holder of the stator holder.
제 11 항에 있어서, 상기 스테이터는,
상기 마그넷과 마주보는 위치에 적어도 2개의 스테이터 투스를 가지는 스티어링 시스템의 토크 센서.
The method of claim 11, wherein the stator is,
Torque sensor of the steering system having at least two stator teeth in a position facing the magnet.
제 12 항에 있어서, 상기 스테이터는,
스테이터 홀더의 일측에 고정되는 제 1 스테이터;
상기 스테이터 홀더의 타측으로, 상기 제 1 스테이터 고정위치의 반대편에 설치되는 제 2 스테이터; 및
상기 제 1 및 제 2 스테이터 각각에 일체로 형성되는 스테이터 투스;를 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 스테이터 각각에 형성된 상기 스테이터 투스는 서로 교차되게 배치되는 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 12, wherein the stator is,
A first stator fixed to one side of the stator holder;
A second stator provided on the other side of the stator holder, opposite to the first stator fixing position; And
And a stator tooth formed integrally with each of the first and second stators.
And the stator teeth formed in each of the first and second stators are disposed to cross each other.
제 13 항에 있어서, 상기 콜렉터는,
상기 제 1 및 제 2 스테이터의 상측 및 하측에 각각 1개씩 링 형상으로 마련되는 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 13, wherein the collector,
Torque sensor of the steering system is provided in a ring shape one each on the upper side and the lower side of the first and second stator.
삭제delete 제 8 항에 있어서, 상기 마그넷은,
2개의 N극과 2개의 S극이 교번하여 배치되는 4폴(pole)을 가지는 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 8, wherein the magnet,
Torque sensor in a steering system with four poles in which two N poles and two S poles are alternately arranged.
제 16 항에 있어서, 상기 스테이터는,
스테이터 홀더의 일측에 고정되는 제 1 스테이터;
상기 스테이터 홀더의 타측으로, 상기 제 1 스테이터 고정위치의 반대편에 설치되는 제 2 스테이터; 및
상기 제 1 및 제 2 스테이터 각각에 일체로 형성되는 스테이터 투스;를 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 스테이터 각각에 형성된 상기 스테이터 투스는 서로 교차되게 배치되어, 상기 4폴의 마그넷의 각 극성별로 1:1 대응되는 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 16, wherein the stator is,
A first stator fixed to one side of the stator holder;
A second stator provided on the other side of the stator holder, opposite to the first stator fixing position; And
And a stator tooth formed integrally with each of the first and second stators.
The stator teeth formed in each of the first and second stators are disposed to cross each other, and correspond to 1: 1 of each polarity of the magnet of the four poles.
제 8 항에 있어서, 상기 자기소자는
상기 콜렉터에서 연장되는 제 1 및 제 2 고정부 사이에 배치되는 2개의 홀 소자(Hall IC)인 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 8, wherein the magnetic element is
Torque sensor of the steering system which is a Hall element (Hall IC) disposed between the first and second fixing portion extending from the collector.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 고정부는 스테이터 홀더의 일측에 고정되는 제 1 콜렉터에서 연장되어 절곡되고,
상기 제 2 고정부는 상기 스테이터 홀더의 타측으로, 상기 제 1 콜렉터 고정위치의 반대편에 설치되는 제 2 콜렉터에서 연장되어 절곡되는 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 18,
The first fixing part is bent to extend from the first collector fixed to one side of the stator holder,
The second fixing part is a torque sensor of the steering system extending to the other side of the stator holder, extending from the second collector installed opposite the first collector fixing position.
제 19 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 고정부는 상기 마그넷과 평행하게 배치되는 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 19,
And the first and second fixing parts are disposed in parallel with the magnet.
제 19 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 고정부는,
상기 마그넷과 대응되는 위치에 형성되는 스티어링 시스템의 토크센서.
The method of claim 19, wherein the first and second fixing portion,
Torque sensor of the steering system formed in a position corresponding to the magnet.
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